CN101848168A - 基于目的mac地址的流量控制方法、系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于目的MAC地址的流量控制方法、系统及设备，该方法包括：当第一网络设备的出端口发生报文拥塞时，所述第一网络设备在介质访问控制MAC转发表中查找与所述出端口对应的MAC地址；所述第一网络设备在暂停PAUSE帧的保留字段中携带查找得到的MAC地址，向第二网络设备发送所述PAUSE帧；所述第二网络设备获取所述PAUSE帧的保留字段中携带的MAC地址，暂缓向所述第一网络设备发送以所述MAC地址为目的MAC地址的报文。本发明实现了针对导致流量拥塞的报文的暂缓发送，避免了报文转发设备整机转发性能的不必要下降。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于目的MAC地址的流量控制方法、系统及设备。
背景技术
在二层交换机转发网络中，如图1所示的流量转发场景非常常见。其中交换机A通过两个入接口分别接收交换机B和C的流量，然后通过一个出接口转发通过两个入接口接收到的流量。在这种情况下，容易导致交换机A的出接口发生拥塞并导致丢包。例如，当两个入接口的带宽和大于一个出接口的带宽时，如果交换机B和C持续高速发送报文，则会导致交换机A大量丢包。当这种流量只是偶尔发生，持续时间并不长，即相当于突发流量时，只需要交换机B和C先在本机上缓存一下流量，等流量缓和后再向交换机A发送就不会出现拥塞丢包。
现有技术中对上述问题提供一种流量控制的方法，该方法使用一种PAUSE(暂停)帧由交换机A通知交换机B和C暂缓向交换机A发送流量。具体的，该PAUSE帧是一种MAC Control帧。MAC Control帧是IEEE 802.3中规定的一种帧，其位于MAC Control(控制)子层，用来在设备之间交互MAC Control信息，其结构和普通的以太网帧一样，LENGTH/TYPE(长度/类型)字段的值为固定的0x8808，其格式如图2所示。MAC Control帧长度固定(64字节带FCS)，在MAC头之后紧随的2个字节表示MAC Control类型，其余的44字节用来携带参数，如果参数不足，后面的字节全部用0来填充，其中的目的MAC地址要求是组播地址。IEEE802.3规定，实现MAC Control的实体对MAC Control帧的处理如下：MAC Control帧永远不向更上层递交，接收到的MAC Control帧会被sink；MAC Control子层实现的服务对非MACControl帧要具有透明性；实现了MAC Control子层协议的设备和没有该类实现的设备在连接时应保证互通。PAUSE帧作为一种MAC Control帧，其OPCODE为0001(OPCODE 0000，0002到FFFF都是被保留的)，目的地址为01-80-c2-00-00-01。此时MAC CONTROL PARAMETERS字段为要求暂停的时间长度n_quanta，有效值从0到65535，该时间单位是pause quanta(暂停时间量子)，一个量子是512个time bit(时间比特)。
现有技术中提供的通过PAUSE帧实现流量控制的方法中，数据的接收方不断地发出PAUSE帧，通知发送方减慢发送速度。数据发送方收到PAUSE指示，会在发送的数据帧和数据帧之间间隔一段时间，从而达到减小流量的目的。例如，当本端交换机和对端交换机都开启了流量控制功能后，如果本端交换机发生拥塞：本端交换机将向对端交换机发送PAUSE帧，通知对端交换机暂时停止发送报文或减慢发送报文的速度；对端交换机在接收到该PAUSE帧后，将暂停向本端发送报文或减慢发送报文的速度，从而避免了报文丢失现象的发生，保证了网络业务的正常运行。
但是，在图3所示的场景中应用上述方法会导致不必要的交换机数据转发性能的下降。图3所示场景中，交换机A通过入端口3、4和5分别接收交换机B、C和D的报文，通过两个出端口1和2分别转发接收到的报文。图3中实线表示的是从交换机A的1端口转发的流量，虚线表示的是从交换机A的2端口转发的流露，箭头的粗细表示流量的大小。根据现有技术中提供的流量控制的方法，当虚线流量导致交换机A的出接口2发生拥塞的时候，交换机A会向交换机B、C、D都发送PAUSE帧，B、C、D收到PAUSE帧后，会降低各自出接口的发送速率，这样会导致实线流量的转发速率降低，实际上这时候的实线流量是可以继续保持原速率转发的，因此导致了整个交换机转发性能的不必要下降。
发明内容
本发明提供了一种基于目的MAC地址的流量控制方法、系统及设备，实现了针对导致流量拥塞的报文的暂缓发送，避免了报文转发设备整机转发性能的不必要下降。
本发明提供了一种基于目的MAC地址的流量控制方法，应用于二层转发网络，该网络包括第一网络设备和第二网络设备，所述第一网络设备接收并转发所述第二网络设备发送的报文，该方法包括以下步骤：
当所述第一网络设备的出端口发生报文拥塞时，所述第一网络设备在介质访问控制MAC转发表中查找与所述出端口对应的MAC地址；
所述第一网络设备在暂停PAUSE帧的保留字段中携带查找得到的MAC地址，向所述第二网络设备发送所述PAUSE帧；
所述第二网络设备获取所述PAUSE帧的保留字段中携带的MAC地址，暂缓向所述第一网络设备发送以所述MAC地址为目的MAC地址的报文。
所述第一网络设备在暂停PAUSE帧的保留字段中携带查找得到的MAC地址包括：
所述第一网络设备在PAUSE帧的保留字段中设置MAC地址字段，用以填充查找得到的MAC地址。
当所述MAC地址字段填充MAC地址有剩余时，使用第一标识填充；所述PAUSE帧中还可以包括MAC数目标识字段，用以标识所述MAC地址字段中携带的MAC地址个数。
还包括：
当所述第二网络设备无法解析所述PAUSE帧获得其中携带的MAC地址时，所述第二网络设备暂缓向所述第一网络设备发送的所有报文。
一种网络设备，作为第一网络设备应用于包括第一网络设备和第二网络设备的二层转发网络，该网络设备包括：
接收单元，用于接收所述第二网络设备发送的报文；
第一发送单元，与所述接收单元连接，用于通过出端口发送所述接收单元接收到的报文；
查找单元，与所述第一发送单元连接，用于当所述出端口发生报文拥塞时，在介质访问控制MAC转发表中查找与所述出端口对应的MAC地址；
第二发送单元，与所述查找单元连接，用于在PAUSE帧的保留字段中携带所述查找单元查找得到的MAC地址，向所述第二网络设备发送所述PAUSE帧。
所述第二发送单元还用于：
在PAUSE帧的保留字段中设置MAC地址字段，用以填充查找得到的MAC地址。
所述第二发送单元还用于：
当所述MAC地址字段填充MAC地址有剩余时，使用第一标识填充；所述PAUSE帧中还可以包括MAC数目标识字段，用以标识所述MAC地址字段中携带的MAC地址个数。
一种基于目的MAC地址的流量控制系统，包括第一网络设备和第二网络设备，
所述第一网络设备，用于接收所述第二网络设备发送的报文并通过出端口转发，当所述出端口发生报文拥塞时，在介质访问控制MAC转发表中查找与所述出端口对应的MAC地址；在暂停PAUSE帧的保留字段中携带查找得到的MAC地址，向所述第二网络设备发送所述PAUSE帧；
所述第二网络设备，用于接收所述第一网络设备发送的所述PAUSE帧后，获取所述PAUSE帧的保留字段中携带的MAC地址，暂缓向所述第一网络设备发送以所述MAC地址为目的MAC地址的报文。
所述第二网络设备还用于：
当无法解析所述PAUSE帧获得其中携带的MAC地址时，暂缓向所述第一网络设备发送的所有报文。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
本发明中，第一网络设备通过出端口转发第二网络设备发送的报文，当该出端口发生报文拥塞时，将与该出端口对应的MAC地址携带在PAUSE帧中向第二网络设备发送，由第二网络设备暂缓发送目的MAC地址为PAUSE帧中携带的MAC地址的报文，从而在解决出端口报文拥塞的同时，保证第一网络设备的正常报文转发性能，避免了现有技术中发送报文的交换机暂缓向发生拥塞的交换机发送所有报文导致的交换机整体转发性能的不必要下降。
附图说明
图1是现有技术二层交换机转发网络组网方式示意图；
图2是现有技术中PAUSE帧结构示意图；
图3是现有技术中一种报文转发场景示意图；
图4是本发明提供的基于目的MAC地址的流量控制方法的流程示意图；
图5是本发明提供的PAUSE帧的结构示意图；
图6是针对图3所示应用场景本发明提供的基于目的MAC地址的流量控制方法的流程示意图；
图7是针对图3所示应用场景本发明提供的PAUSE帧的结构示意图；
图8是本发明提供的网络设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明中，通过扩展现有技术中的PAUSE帧，当报文转发设备发生出端口报文拥塞时，通过PAUSE帧携带与该出端口对应的MAC地址向报文发送方发送，由报文发送方暂缓以PAUSE帧中携带的MAC地址为目的MAC地址的报文的发送。
本发明提供一种基于目的MAC地址的流量控制方法，应用于二层转发网络，该网络包括第一网络设备和第二网络设备，所述第一网络设备接收并转发所述第二网络设备发送的报文，如图4所示，该方法包括以下步骤：
步骤401，当所述第一网络设备的出端口发生报文拥塞时，所述第一网络设备在介质访问控制MAC转发表中查找与所述出端口对应的MAC地址；
步骤402，所述第一网络设备在暂停PAUSE帧的保留字段中携带查找得到的MAC地址，向所述第二网络设备发送所述PAUSE帧；
步骤403，所述第二网络设备获取所述PAUSE帧的保留字段中携带的MAC地址，暂缓向所述第一网络设备发送以所述MAC地址为目的MAC地址的报文。
其中，第一网络设备具体为交换机等进行报文转发的设备，第二网络设备为交换机或者其他向交换机发送报文的设备，例如用户终端等。
PAUSE帧的结构如图5所示，结合图2所示现有技术中的PAUSE帧结构，本发明中对PAUSE帧进行扩展，在PAUSE帧的保留字段中设置了MACNUMBER(MAC数目标识)字段和MAC ADDRESS(MAC地址)字段。MAC NUMBER字段表示PAUSE帧中携带的MAC地址数目，取值范围为0～6；MAC ADDRESS字段有36个字节，用于携带MAC地址，最大可携带6个MAC地址，当携带的MAC地址不足6个时使用第一标识填充，该第一标识可以根据实际需要设置，例如设置为0。如果需要携带的MAC地址多余6个，可以使用多个PAUSE帧分别携带。
下面结合一具体应用场景详细介绍本发明提供的基于目的MAC地址的流量控制方法。
以图3所示应用场景为例，交换机A通过入端口3、4和5分别接收交换机B、C和D的报文，通过两个出端口1和2分别转发接收到的报文。结合图3所示应用场景，如图6所示，该方法包括以下步骤：
步骤601，交换机A未发生端口流量拥塞，通过出端口1和2转发收到的报文。
具体的，交换机A在接口1上学习到2个MAC地址，分别为00-00-00-00-00-01和00-00-00-00-00-02；交换机A在接口2上学习到2个MAC地址，分别为00-00-00-00-00-03和00-00-00-00-00-04。当交换机A接收到交换机B、C和D发送的报文后，查找报文的目的MAC地址，对于目的MAC为00-00-00-00-00-01和00-00-00-00-00-02的报文从接口1上转发；对于目的MAC为00-00-00-00-00-03和00-00-00-00-00-04的报文从接口2上转发。交换机A的MAC地址为00-00-00-00-01-01。
步骤602，交换机A的接口2上发生流量拥塞，交换机A在PAUSE帧中携带与接口2对应的MAC地址向交换机B、C和D发送。
具体的，交换机A的接口2上发生流量拥塞后，交换机A查找本地MAC转发表，获取其中存储的与接口2对应的MAC地址，即交换机A在接口2上学习的MAC地址，查找得到MAC地址00-00-00-00-00-03和00-00-00-00-00-04。然后交换机A根据图5所示的PAUSE帧结构构建PAUSE帧，得到如图7所示的PAUSE帧结构，并向交换机B、C和D发送图7所示的PAUSE帧。
步骤603，交换机B、C、D接收交换机A发送的PAUSE帧，根据该PAUSE帧暂缓向交换机A发送的报文。
具体的，假定交换机B、C可以解析得到PAUSE帧中MAC ADDRESS字段携带的MAC地址，交换机D不能够解析得到PAUSE帧中MACADDRESS字段携带的MAC地址。
交换机B、C获得PAUSE帧的MAC ADDRESS字段携带的MAC地址00-00-00-00-00-03和00-00-00-00-00-04后，对于目的MAC为00-00-00-00-00-03和00-00-00-00-00-04的报文，先放入系统缓存中，等待MACCONTROL PARAMETERS时间后，再开始将其放入端口发送队列进行转发；对于目的MAC为非00-00-00-00-00-03和00-00-00-00-00-04的报文，不用缓存，直接放入端口发送队列中向交换机A发送。
交换机D不能够解析得到PAUSE帧的MAC ADDRESS字段携带的MAC地址00-00-00-00-00-03和00-00-00-00-00-04，交换机D忽略PAUSE帧中携带的MAC地址，缓存向交换机A发送的所有报文。
通过采用本发明提供的方法，交换机通过出端口转发报文发送方发送的报文，当该出端口发生报文拥塞时，交换机将与该出端口对应的MAC地址携带在PAUSE帧中向第二网络设备发送，由报文发送方暂缓发送目的MAC地址为PAUSE帧中携带的MAC地址的报文，从而在解决出端口报文拥塞的同时，保证交换机的正常报文转发性能，避免了现有技术中报文发送方暂缓向发生拥塞的交换机发送所有报文导致的交换机整体转发性能的不必要下降。
本发明提供一种网络设备，作为第一网络设备应用于包括第一网络设备和第二网络设备的二层转发网络，如图8所示，该网络设备包括：
接收单元11，用于接收所述第二网络设备发送的报文；
第一发送单元12，与所述接收单元11连接，用于通过出端口发送所述接收单元接收到的报文；
查找单元13，与所述第一发送单元12连接，用于当所述出端口发生报文拥塞时，在介质访问控制MAC转发表中查找与所述出端口对应的MAC地址；
第二发送单元14，与所述查找单元13连接，用于在PAUSE帧的保留字段中携带所述查找单元查找得到的MAC地址，向所述第二网络设备发送所述PAUSE帧。
所述第二发送单元14在PAUSE帧的保留字段中携带所述查找单元查找得到的MAC地址具体为：在PAUSE帧的保留字段中设置MAC地址字段，用以填充查找得到的MAC地址。
所述第二发送单元14还用于：当所述MAC地址字段填充MAC地址有剩余时，使用第一标识填充；所述PAUSE帧中还可以包括MAC数目标识字段，用以标识所述MAC地址字段中携带的MAC地址个数。
本发明提供一种基于目的MAC地址的流量控制系统，包括第一网络设备和第二网络设备，
所述第一网络设备，用于接收所述第二网络设备发送的报文并通过出端口转发，当所述出端口发生报文拥塞时，在介质访问控制MAC转发表中查找与所述出端口对应的MAC地址；在暂停PAUSE帧的保留字段中携带查找得到的MAC地址，向所述第二网络设备发送所述PAUSE帧；
所述第二网络设备，用于接收所述第一网络设备发送的所述PAUSE帧后，获取所述PAUSE帧的保留字段中携带的MAC地址，暂缓向所述第一网络设备发送以所述MAC地址为目的MAC地址的报文。
所述第二网络设备还用于：
当无法解析所述PAUSE帧获得其中携带的MAC地址时，暂缓向所述第一网络设备发送的所有报文。
通过采用本发明提供的系统和设备，第一网络设备通过出端口转发第二网络设备发送的报文，当该出端口发生报文拥塞时，将与该出端口对应的MAC地址携带在PAUSE帧中向第二网络设备发送，由第二网络设备暂缓发送目的MAC地址为PAUSE帧中携带的MAC地址的报文，从而在解决出端口报文拥塞的同时，保证第一网络设备的正常报文转发性能，避免了现有技术中发送报文的交换机暂缓向发生拥塞的交换机发送所有报文导致的交换机整体转发性能的不必要下降。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于目的MAC地址的流量控制方法，应用于二层转发网络，该网络包括第一网络设备和第二网络设备，所述第一网络设备接收并转发所述第二网络设备发送的报文，其特征在于，该方法包括以下步骤：
当所述第一网络设备的出端口发生报文拥塞时，所述第一网络设备在介质访问控制MAC转发表中查找与所述出端口对应的MAC地址；
所述第一网络设备在暂停PAUSE帧的保留字段中携带查找得到的MAC地址，向所述第二网络设备发送所述PAUSE帧；
所述第二网络设备获取所述PAUSE帧的保留字段中携带的MAC地址，暂缓向所述第一网络设备发送以所述MAC地址为目的MAC地址的报文。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一网络设备在暂停PAUSE帧的保留字段中携带查找得到的MAC地址包括：
所述第一网络设备在PAUSE帧的保留字段中设置MAC地址字段，用以填充查找得到的MAC地址。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述MAC地址字段填充MAC地址有剩余时，使用第一标识填充；所述PAUSE帧中还可以包括MAC数目标识字段，用以标识所述MAC地址字段中携带的MAC地址个数。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述第二网络设备无法解析所述PAUSE帧获得其中携带的MAC地址时，所述第二网络设备暂缓向所述第一网络设备发送的所有报文。
5.一种网络设备，作为第一网络设备应用于包括第一网络设备和第二网络设备的二层转发网络，其特征在于，该网络设备包括：
接收单元，用于接收所述第二网络设备发送的报文；
第一发送单元，与所述接收单元连接，用于通过出端口发送所述接收单元接收到的报文；
查找单元，与所述第一发送单元连接，用于当所述出端口发生报文拥塞时，在介质访问控制MAC转发表中查找与所述出端口对应的MAC地址；
第二发送单元，与所述查找单元连接，用于在PAUSE帧的保留字段中携带所述查找单元查找得到的MAC地址，向所述第二网络设备发送所述PAUSE帧。
6.如权利要求5所述的网络设备，其特征在于，所述第二发送单元还用于：
在PAUSE帧的保留字段中设置MAC地址字段，用以填充查找得到的MAC地址。
7.如权利要求5所述的网络设备，其特征在于，所述第二发送单元还用于：
当所述MAC地址字段填充MAC地址有剩余时，使用第一标识填充；所述PAUSE帧中还可以包括MAC数目标识字段，用以标识所述MAC地址字段中携带的MAC地址个数。
8.一种基于目的MAC地址的流量控制系统，包括第一网络设备和第二网络设备，其特征在于，
所述第一网络设备，用于接收所述第二网络设备发送的报文并通过出端口转发，当所述出端口发生报文拥塞时，在介质访问控制MAC转发表中查找与所述出端口对应的MAC地址；在暂停PAUSE帧的保留字段中携带查找得到的MAC地址，向所述第二网络设备发送所述PAUSE帧；
所述第二网络设备，用于接收所述第一网络设备发送的所述PAUSE帧后，获取所述PAUSE帧的保留字段中携带的MAC地址，暂缓向所述第一网络设备发送以所述MAC地址为目的MAC地址的报文。
9.如权利要求8所述的网络系统，其特征在于，所述第二网络设备还用于：
当无法解析所述PAUSE帧获得其中携带的MAC地址时，暂缓向所述第一网络设备发送的所有报文。
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Granted publication date: 20131023 Termination date: 20200611 |